汽車用操縱拉索總成效率試驗臺的設計

張安偉，李妮妮，易俊

(1.廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434；2.廣州機械科學研究院有限公司，廣東廣州 510700)

汽車用操縱拉索總成效率試驗臺的設計

張安偉1，李妮妮2，易俊2

(1.廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434；2.廣州機械科學研究院有限公司，廣東廣州 510700)

汽車拉索作為汽車操作部件中的傳力部件，其效率影響到汽車的性能。依據QC/T 29101-1992設計一種汽車用拉索總成效率試驗臺，將現代自動化技術應用到效率試驗中，使效率試驗更自動化、智能化，提高測量精度。

汽車拉索；負載效率；行程效率

0 引言

汽車拉索是汽車零部件中不可或缺的一部分，主要用于汽車、摩托車等的剎車、油門、換檔控制等部件。作為汽車操作部件中的傳力部分，拉索的質量不僅會影響到拉索的負載效率以及行程效率進而影響部件的工作性能，同時也與汽車行駛安全密切相關[1-2]。長期使用的拉索會產生塑性變形和磨損，這種變形是不可恢復的，因此長期使用會降低其效用，增加作用行程，加速老化，降低壽命，危險性極大[3]。提高汽車拉索質量，對汽車行駛安全以及提高企業的核心競爭能力和經濟效應有著重要的促進作用[4]。

中國汽車行業標準QC/T 29101-1992《汽車用操縱拉索總成》中規定了拉索的技術要求和試驗方法，其中包括拉索的性能試驗負載效率和行程效率的試驗方法。標準中采用測力計和通用量具進行力和位移的測量，整個試驗過程都是人為操作。隨著現代自動化技術水平的提高，出現了越來越多高精度的傳感器和智能控制器等，標準中采用的一些儀器量具已不能滿足人們對于檢測精度的要求。因此，作者依據QC/T 29101-1992《汽車用操縱拉索總成》，設計以研華PCIE-1816為控制單元，以電動推桿為驅動單元的汽車用操縱拉索總成效率試驗臺，可自動完成拉索的負載效率和行程效率試驗，具有較高的精度和較好的重復性。

1 汽車用操縱拉索總成負載效率和行程效率的試驗方法

QC/T 29101-1992《汽車用操縱拉索總成》[5]中規定效率試驗方法如下：將拉索總成按圖1安裝，A端固定在帶有剛度為K的彈簧測力計上，B端測力計緩慢加載。在芯線拉直瞬間，在A、B端芯線上做出標記。然后將載荷增加至最小芯線接頭拉脫力的25%即W值時，分別測得A端位移量δ1、B端的載荷F和位移量δ2，然后緩慢恢復，待測力計剛回到零值，測量殘余伸長量δ0，按式(1)、(2)計算負載效率和行程效率：

(1)

(2)

2 試驗臺的設計方案

試驗臺的原理如圖2所示，根據標準要求，將拉索一端固定，連接上剛度為K的彈簧，再連接一個拉壓力傳感器，以讀取W值。而動力端用電動推桿進行加載和卸載。動力端也安裝一個拉壓力傳感器，測量F值。在被動端和動力端均安裝光柵尺以測量位移量。

2.1 硬件部分

(1)被動端

在被動端按照標準用彈簧連接拉索一端，以模擬阻力。同時安裝拉壓力傳感器和光柵尺。拉壓力傳感器選用FUTEK的LCM300系列，量程0～4.5 kN，代替標準中的彈簧測力計，提高測量精度。光柵尺選用信和KA300系列，分辨率0.005 mm，輸出TTL電平。以光柵尺代替標準中人工測量，減少人為操作誤差，提高測量精度。

(2)動力端

動力端需要動力機構進行加載。加載時保持勻速，使得拉索受力均勻。加載速度不宜過快，避免對拉索芯線造成沖擊。另外加載速度太快對動力機構和數據采集的要求將大大提高，而且也無法保證彈簧能夠快速回復以提供相應的阻力。采用電動推桿作為動力機構。電動推桿的運動速度相對電機等來說較慢，無須額外增加減速機構，控制簡單，只要選擇合適的行程，可很好地完成對拉索的加載。文中采用了力姆泰克的電動推桿，行程200 mm，額定推力4 500 N。同樣采用拉壓力傳感器和光柵尺測量力和位移。

(3)試驗臺架

拉索是有一定柔韌性的，在汽車上安裝時也是彎曲成一定形狀的，在試驗時必須對拉索進行固定，以免拉索晃動。按照標準的要求，拉索要繞直徑為400 mm的圓柱180°(圖1)，而一般實車的安裝狀態如圖3所示。實驗臺架設計圖如圖4所示。

為了兼顧2種安裝方式，試驗工裝臺面分為兩部分(實物見圖5)，動力機構固定在一個臺面上，另一個臺面上設計T型槽，可以按需要固定拉索。而臺面下面安裝導軌，兩個臺面可以相對滑動，以確保有足夠的空間安裝拉索。

2.2 控制部分

選擇研華的PCIE-1816作為試驗臺的控制核心。PCIE-1816有3 MB/s的模擬輸入量采集速度和2路32位的計數器。試驗臺的控制原理如圖6所示。

利用PCIE-1816的FIFO快速讀取存儲動力端和被動端拉壓力傳感器的數值，同時利用計數器讀取兩個光柵尺的脈沖數。當測得被動端的力達到要求值時，輸出控制信號停止電動推桿，記錄此時動力端和被動端的力值和光柵尺讀數，將光柵尺的脈沖數換算成位移，從而得到拉索的負載效率和行程效率。控制軟件如圖7所示。

3 結論

依據QC/T 29101，利用先進的控制技術，設計了拉索總成的負載效率和行程效率試驗臺，能滿足多種規格、多種布置方案的拉索效率試驗，使拉索效率試驗更加自動化、智能化，利用高精度傳感器測試，避免人為操作誤差，提高測量精度。

【1】王東萍.操縱拉索的結構及其在汽車上的應用[J].輕型汽車技術,1993(2):13-20.

【2】胡靜.變速操縱軟拉索在GZ6110客車中的應用[J].中山大學學報,2001,21(5):153-154．

【3】景爽,王建生,康獻民,等.基于LabVIEW的摩托車拉索效率測試平臺設計[J].自動化與儀表,2009(7):55-57.

【4】賀家健.汽車拉索冷擠壓連接及鋼接頭熱處理研究[D].長沙:中南大學,2014.

【5】QC/T 29101-1992汽車用操縱拉索總成[S].

【6】云杰,章禮文.乘用車駐車拉線效率測量方法[J].汽車零部件,2013(11)：37-39.

【7】關麗麗.車用拉索總成效率試驗臺架設計[J].科技傳播,2012,4(15):173-175.

【8】馮繼超,黃建平,張艷麗,等.汽車手剎拉索效率測試裝置的設計[J].機電工程技術,2008,37(11):53-55.

Design of Automobile Cable’s Efficiency Test Bench

ZHANG Anwei1, LI Nini2, YI Jun2
(1.GAC Automotive Engineering Institute, Guangzhou Guangdong 511434,China;2.Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co.,Ltd., Guangzhou Guangdong 510700,China)

As a transmission component of the vehicle, automobile cable’s efficiency affects the performance of automobile. According to QC/T 29101-1992, a kind of automobile cable’s efficiency test bench was designed. Modern automation technology was applied to the efficiency test, the efficiency test became more automatic and intelligent, and the measurement accuracy was improved.

Automobile cable; Load efficiency; Stroke efficiency

2016-06-02

張安偉，男，碩士生，從事發動機變速器設計開發工作。E-mail：zhanganwei@gaei.cn。

U467.5+23

A

1674-1986(2016)06-029-03